После обработки в течение 1 час и закалки в воде сердцевина образцов имела структуру среднеигольчатого мартенсита.
Цианированный слой в отличие от сердцевины представляет мелкоигольчатый мартенсит. Толщина слоя составляет примерно 0,1 мм. После 2 час обработки сердцевина представляет по структуре мартенсит, у самого края — слой мелкоигольчатого мартенсита. Толщина цианированного слоя составляет 0,15 мм.
Увеличение времени обработки до 3 и 4 час не изменяет структуры сердцевины и цианированного слоя. При этом лишь увеличивается толщина слоя, которая соответственно составляет 0,2 и 0,27 мм. После обработки в течение 5 час цианированный слой практически не увеличивает своей толщины по сравнению с толщиной после 4 час обработки и отличается тем, что в нем по границам зерен наблюдаются выделения карбонитридов.
Изменение твердости цианированной стали с увеличением времени обработки соответствует изменениям микроструктуры.
После 1 час обработки и закалки в воде твердость составила 688 НВ (65 НЯС). Увеличение времени обработки до 3 час способствует росту твердости до 745 НВ (70 НЯС). Дальнейшее увеличение времени обработки снижает поверхностную твердость стали, и при 5 час твердость становится равной 688 НВ (65 НЯС).
Поскольку при температуре 780°С сталь 45 в основном имеет аустенитную структуру, естественно, что ее поверхностная твердость будет зависеть от степени насыщения аустенита азотом и углеродом. При времени обработки от 1 до 3 час в поверхностном слое стали растет количество аустенита, насыщенного азотом и углеродом, а также степень насыщения аустенита этими элементами. Соответственно после закалки растут количество мартенсита и степень его насыщенности азотом и углеродом, что и обеспечивает повышение твердости слоя.
При дальнейшем увеличении времени обработки от 3 до 5 час концентрация азота и углерода в аустените продолжает расти менее интенсивно, чем при меньшем времени обработки. При сравнительно большой концентрации азота и углерода в аустените, приближающейся, возможно, к концентрации его насыщения при данной температуре, увеличение концентрации насыщающих элементов незначительно повышает твердость получающегося из аустенита мартенсита или вообще ее не повышает.